rotameter

fogl · Post by **fogl** » 20.9.2007 9:39

Rad bi naredil rotameter.

Zadeva temelji na principu Stokesovega zakona. Naredil sem en izračun v excelu, kjer sem določil vse parametre.

Bi bil kdo tukaj prijazen in prosim pogledal, če sem zadevo naredil ok.

edit: še en link do fajla kjer ni treba čakat za prenos

ZdravaPamet · Post by **ZdravaPamet** » 20.9.2007 10:39

Malo opiši, kako naj bi naprava delovala.
Gostota zraka je precej večja, okoli 1,3 kg/m3.

fogl · Post by **fogl** » 20.9.2007 12:32

Ni za zrak, je za zmes plinov (največ je helija) pri tlaku 1000Pa.

Naprava deluje kot rotameter (rotameter je merilnik volumskega toka). Saj je vse narisano. Imaš pokončno cev znanega koničnega prereza v kateri je kroglica. Ko skozi cev teče plin, se kroglica ustavi na tistem delu konusa, kjer je hitrost enaka končni hitrosti kroglice v plinu (terminal velocity). Glede na to na kateri višini se ustavi lahko potem iz prereza določiš volumski tok.

ZdravaPamet · Post by **ZdravaPamet** » 20.9.2007 14:10

Ni za zrak, je za zmes plinov (največ je helija) pri tlaku 1000Pa.

No, saj v bistvu je tudi zrak zmes plinov.

Naprava deluje kot rotameter (rotameter je merilnik volumskega toka). Saj je vse narisano. Imaš pokončno cev znanega koničnega prereza v kateri je kroglica. Ko skozi cev teče plin, se kroglica ustavi na tistem delu konusa, kjer je hitrost enaka končni hitrosti kroglice v plinu (terminal velocity). Glede na to na kateri višini se ustavi lahko potem iz prereza določiš volumski tok.

Se pravi, kroglica je podvržena sili teže, ki kaže navzdol, sili vzgona in sili "upora" plina. Ravnovesje se vzpostavi, ko je rezultatna sil enaka nič. Če tok plina laminaren, za prvi približek upora postaviš Stokesovo enačbo

$$F_{u}=6\pi r\eta v$$

Za vzgon moraš malo več izračunati.
$$F_{vzg}=-\int p \;d\mathbf{S}=-\int \nabla p \;dV$$
Ampak za prvo oceno vzgon kar zanemari (kroglica bo majhna, gostota plina tudi, zato bo sila upora prevladovala).
Po kontinuitetni enačbi bo pretok enak:
$$\phi = S_{1}v_{1}=S_{x}v_{x}=\pi \left(R_{1}+\frac{R_{2}-R_{1}}{h}x\right)^{2}\frac{mg}{6\pi \eta r}$$
Kjer je $r$ polmer kroglice, $R_{1}$ polmer spodne odprtine cevi, $R_{2}$ polmer zgornje odprtine cevi, $h$ dolžina (višina) cevi, $x$ merjena višina, kjer se kroglica ustavi ($x$ = 0 pri spodnji ploskvi cevi), $m$ je masa kroglice.

Aniviller · Post by **Aniviller** » 20.9.2007 14:44

Kroglica se bo ujela v nihanje in ob tezko odcitati visino.

fogl · Post by **fogl** » 20.9.2007 14:57

Jaz sem to že vse izračunal v tem excel fajlu. Rad bi samo, če kdo pogleda, če sem naredil kakšno napako, ker ne bi rad zadeve naredil, potem pa ugotovil, da sem nekaj narobe izračunal.

Tak rotameter s kroglico ima tudi co2 varilni aparat, pa kroglica ne niha gor in dol. Ne vem pa, kakšno je rejnoldsovo število v tistem rotametru.

ZdravaPamet · Post by **ZdravaPamet** » 20.9.2007 17:32

Rad bi samo, če kdo pogleda, če sem naredil kakšno napako, ker ne bi rad zadeve naredil, potem pa ugotovil, da sem nekaj narobe izračunal.

Ne vem točno, kaj računaš. Sicer pa vstavljati številke valjda ni problem.

fogl · Post by **fogl** » 20.9.2007 21:04

ZdravaPamet wrote:Ne vem točno, kaj računaš.

Če hočeš narediti rotameter, moraš vedet, kakšne dimenzije je cev rotametra, kakšne dimenzije je kroglica in kako težka je kroglica. Merit pa želim pretok od 1l/min do 5l/min.

ZdravaPamet · Post by **ZdravaPamet** » 20.9.2007 21:12

Imaš dve omejitvi, parametrov pa je več. Predlagam, da si omisliš neko kroglico, ki je najbrž ne bo tako lahko dobit (ping-pong žogica je mogoče malo prelahka, frnikole so pretežke itd.), in izbereš primerne druge količine. Saj kaj naj ti pa drugega svetujemo? V končni fazi zgornja enačba ni prototip izdelka. V fazi poskušanja se vedno eksperimentira.

fogl · Post by **fogl** » 20.9.2007 22:09

Ping pong žigica je čist prevelika. Hitrost padanja take žogice bi bila 150 m/s, kar je čist preveč, frnikole pa še veliko več...

Jest sem mislu vzet eno kroglco stiropora, ki se jo lahko izlušči iz plošče stiropora.

ZdravaPamet · Post by **ZdravaPamet** » 20.9.2007 22:21

Ping pong žigica je čist prevelika. Hitrost padanja take žogice bi bila 150 m/s, kar je čist preveč, frnikole pa še veliko več...

Od kje ti pa 150 m/s?

fogl · Post by **fogl** » 21.9.2007 7:23

Vstavi v ta excel fajl premer ping pong žogice, pa boš dobil rezultat.

ZdravaPamet · Post by **ZdravaPamet** » 21.9.2007 7:51

Žogica bo kvečjemu odletela s plinom ali pa padla na tla. Bi morale pa cevi biti toliko ozka kot je premer kroglice, da bi odletela s tako veliko hitrostjo, pa še to je vprašanje.

fogl · Post by **fogl** » 21.9.2007 10:09

Ne vem kaj tukaj ni jasno. Jaz bi rad meril pretok plina (gostote 0,0045 kg/m3 viskoznosti 0,00002 kg/ms) od 1 l/min do 5 l/min. Če hočem naredit tak merilnik potrebujem dimenzije žogice, težo žogice, in obliko cevi.

Če bi za to vzel pink ponk žogico, katere premer je cca 25mm in gostota cca 10 kg/m3, bi moral plin skozi cev teči s hitrostjo 170 m/s. I tega sledi, da bi morala biti špranja med cevjo in žogico pri maksimalnem pretoku 0,01 mm. A se ti to zdi sprejemljiva rešitev... da ne omenjam viharja znotraj cevi...

ZdravaPamet · Post by **ZdravaPamet** » 21.9.2007 10:25

Če bi za to vzel pink ponk žogico, katere premer je cca 25mm in gostota cca 10 kg/m3, bi moral plin skozi cev teči s hitrostjo 170 m/s.

Ne vem, od kod to sledi, povprečna hitrost plina se valjda spreminja z višino. Sicer pa sem mislil, da je pretok velik. Zdalje vidim, da imaš l/min. Ping-pong žogica je zato mogoče res slaba izbira. Kakšno kroglico pa bi uporabil?